Comme Uranus, la planète Neptune n'a été survolé par une sonde spatiale qu'une seule fois. C'était en 1989, la sonde Voyager 2 terminait donc son périple à travers les planètes géantes du système solaire par la plus éloignée d'entre elles.
Elle avait permis de montrer une planète gazeuse marquée par une tempête, ce qui évoque bien sûr le cas de Jupiter. Une zone qui a été nommée "grande tache sombre".
Neptune est observée régulièrement depuis lors, en particulier par le télescope spatial Hubble dont un programme d'observation des planètes externes (l'OPAL, Outer Planet Atmospheres Legacy) consiste à recueillir des images chaque année, quand la Terre se trouve au plus proche.
Ces observations ont permis d'établir que les tempêtes de Neptune durent de 4 à 6 ans, et se produisent à différentes latitudes. Ce qui est bien différent des phénomènes atmosphériques de Jupiter puisque, par exemple, la même grande tache rouge y est observée depuis plusieurs siècles.
